CN105227818A - 一种紫外-可见光双光路成像探测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种紫外-可见光双光路成像探测系统，包括光学镜头、分光片、可见光CCD、紫外扫描靶面、Y/Z双轴向移动扫描机构和后端信号处理装置；光学镜头搜集前景，并通过分光片将同一前景分别投射在可见光CCD和紫外扫描靶面上；Y/Z双轴向移动扫描机构对紫外扫描靶面进行扫描；可见光CCD和Y/Z双轴向移动扫描机构均与后端信号处理装置电连接。本发明相较于目前市场上各类紫外探测仪来说，具有极大的成本优势，在体积重量等机体规格上，也都优于市场上的产品。可大量布设从而实现全天候的在线式检测监控。可广泛应用于电力、矿山、石油、重工业、防火、检测服务、公共事业等行业。
Description
技术领域
本发明涉及一种紫外-可见光双光路成像探测系统。
背景技术
近年来，紫外光波段的应用逐渐成为研究热点。相应的紫外探测需求的不断加大，市场上涌现出很多紫外成像探测设备，这些设备仪器，体积大，成本高，售价昂贵的现状，严重的阻碍了紫外探测技术的运用与推广。
紫外探测器可大致分为两类：光阴极探测器和半导体探测器。与光阴极探测器相比，半导体紫外探测器不仅更紧凑，更坚固，具有更高的量子效率，驱动电压更低，而且还能在高温环境中获得更好的稳定性。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、低成本的紫外-可见光双光路成像探测系统。
实现本发明目的的技术方案是：一种紫外-可见光双光路成像探测系统，包括光学镜头、分光片、可见光CCD、紫外扫描靶面、Y/Z双轴向移动扫描机构和后端信号处理装置；所述光学镜头搜集前景，并通过分光片将同一前景分别投射在可见光CCD和紫外扫描靶面上；所述Y/Z双轴向移动扫描机构对紫外扫描靶面进行扫描；所述可见光CCD和Y/Z双轴向移动扫描机构均与后端信号处理装置电连接。
所述光学镜头包括从物方至像方依次设置的第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜；所述第一透镜、第四透镜和第五透镜均为负透镜；所述第二透镜、第三透镜和第六透镜均为正透镜。
所述第一透镜和第五透镜均为朝物侧的面为凸面，朝像侧的面为凹面；所述第二透镜、所述第三透镜和第六透镜的两面均为凸面；所述第四透镜的两面均为凹面。
所述第一透镜和第二透镜组成第一透镜群；所述第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜组成第二透镜群。
所述第一透镜、第四透镜和第五透镜均采用熔融石英透镜；所述第二透镜、第三透镜和第六透镜均采用氟化钙透镜。
所述分光片采用UV平板分束镜。
所述UV平板分束镜的入射角为45°。
所述Y/Z双轴向移动扫描机构包括GaN紫外光探测器及其读出电路、转接板、Y轴向直线压电电机平移台和Z轴向直线压电电机平移台；所述GaN紫外光探测器及其读出电路通过转接板固定在Y轴向直线压电电机平移台上；所述Y轴向直线压电电机平移台固定在Z轴向直线压电电机平移台上；所述Y轴向直线压电电机平移台带动GaN紫外光探测器及其读出电路在水平方向上移动；所述Z轴向直线压电电机平移台上带动Y轴向直线压电电机平移台在竖直方向上移动，进而带动GaN紫外光探测器及其读出电路在竖直方向上移动。
所述Y/Z双轴向移动扫描机构的Y轴向直线压电电机平移台和Z轴向直线压电电机平移台均由底座、电机、丝杠和载物工作台构成；所述电机固定在底座上；所述丝杠与电机的输出轴联接，并与载物工作台螺纹连接；所述载物工作台与底座滑动连接；所述GaN紫外光探测器及其读出电路通过转接板固定在Y轴向直线压电电机平移台的载物工作台上，Y轴向直线压电电机平移台的底座固定在Z轴向直线压电电机平移台的载物工作台上。
所述后端信号处理装置包括信号预处理电路、图像数据处理板、成像显示模块、功能扩展模块、系统电源电路和控制调节电路；所述可见光CCD和GaN紫外光探测器及其读出电路均与信号预处理电路电连接；所述信号预处理电路与图像数据处理板电连接；所述图像数据处理板与成像显示模块和功能扩展模块电连接；所述系统电源电路与GaN紫外光探测器及其读出电路、信号预处理电路和成像显示模块电连接；所述控制调节电路与可见光CCD、信号预处理电路和功能扩展模块电连接。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：(1)本发明通过光学镜头搜集前景，并通过分光片将同一前景分别投射在可见光CCD和紫外扫描靶面上，GaN紫外光探测器对紫外扫描靶面进行扫描，最后将将紫外图像与可见光图像融合输出，相较于目前市场上各类紫外探测仪来说，具有极大的成本优势，在体积重量等机体规格上，也都优于市场上的产品。在此优势前提下，可大量布设从而实现全天候的在线式检测监控，以实现监测物工作状态的实时预警。可广泛应用于电力、矿山、石油、重工业、防火、检测服务、公共事业等行业。
(2)本发明的光学镜头对紫外波段及可见光波段的光线均有良好的透过率，结构紧凑，体积小。
(3)本发明的分光片采用UV平板分束镜，在240～650nm光谱范围内，能量比例为30R/70T，无偏振，可见光波段能够实现全反射，紫外波段能够透过。
(4)本发明的Y/Z双轴向移动扫描机构具有小型化、重量轻的特点，还具备响应快、精度高等优良的动态工作特性。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的光学镜头的结构示意图。
图3为本发明的位移驱动装置与GaN紫外光探测器的连接示意图。
图4为本发明的后端信号处理装置的原理框图。
附图中的标号为：
光学镜头1、第一透镜11、第二透镜12、光阑13、第三透镜14、第四透镜15、第五透镜16、第六透镜17、分光片2、可见光CCD3、紫外扫描靶面4、Y/Z双轴向移动扫描机构5、GaN紫外光探测器及其读出电路51、转接板52、Y轴向直线压电电机平移台53、Z轴向直线压电电机平移台54、后端信号处理装置6、信号预处理电路61、图像数据处理板62、成像显示模块63、功能扩展模块64、系统电源电路65、控制调节电路66。
具体实施方式
(实施例1)
见图1，本实施例的紫外-可见光双光路成像探测系统，包括光学镜头1、分光片2、可见光CCD3、紫外扫描靶面4、GaN紫外光探测器5和后端信号处理装置6。
光学镜头1搜集前景，并通过分光片2将同一前景分别投射在可见光CCD3和紫外扫描靶面4上。Y/Z双轴向移动扫描机构5对紫外扫描靶面4进行扫描。可见光CCD3和Y/Z双轴向移动扫描机构5均与后端信号处理装置6电连接。
见图2，光学镜头1包括从物方至像方依次设置的第一透镜11、第二透镜12、光阑13、第三透镜14、第四透镜15、第五透镜16和第六透镜17。第一透镜11、第四透镜15和第五透镜16均为负透镜。第二透镜12、第三透镜14和第六透镜17均为正透镜。第一透镜11和第五透镜16均为朝物侧的面为凸面，朝像侧的面为凹面。第二透镜12、第三透镜14和第六透镜17的两面均为凸面。第四透镜15的两面均为凹面。第一透镜11和第二透镜12组成第一透镜群。第三透镜14、第四透镜15、第五透镜16和第六透镜17组成第二透镜群。第一透镜11、第四透镜15和第五透镜16均采用熔融石英透镜。第二透镜12、第三透镜14和第六透镜17均采用氟化钙透镜。
光学镜头1的具体数据如下表所示：
分光片2采用UV平板分束镜，在240～650nm光谱范围内，能量比例为30R/70T，最佳入射角为45°，无偏振。
见图3，Y/Z双轴向移动扫描机构5包括GaN紫外光探测器及其读出电路51、转接板52、Y轴向直线压电电机平移台53和Z轴向直线压电电机平移台54。GaN紫外光探测器及其读出电路51通过转接板52固定在Y轴向直线压电电机平移台53上。Y轴向直线压电电机平移台53固定在Z轴向直线压电电机平移台54上。Y轴向直线压电电机平移台53带动GaN紫外光探测器及其读出电路51在水平方向上移动。Z轴向直线压电电机平移台54上带动Y轴向直线压电电机平移台53在竖直方向上移动，进而带动GaN紫外光探测器及其读出电路51在竖直方向上移动。
Y/Z双轴向移动扫描机构5的Y轴向直线压电电机平移台53和Z轴向直线压电电机平移台54均由底座、电机、丝杠和载物工作台构成。电机固定在底座上。丝杠与电机的输出轴联接，并与载物工作台螺纹连接。载物工作台与底座滑动连接。GaN紫外光探测器及其读出电路51通过转接板52固定在Y轴向直线压电电机平移台53的载物工作台上，Y轴向直线压电电机平移台53的底座固定在Z轴向直线压电电机平移台54的载物工作台上。
见图4，后端信号处理装置6包括信号预处理电路61、图像数据处理板62、成像显示模块63、功能扩展模块64、系统电源电路65和控制调节电路66。可见光CCD3和GaN紫外光探测器及其读出电路51均与信号预处理电路61电连接。信号预处理电路61与图像数据处理板62电连接。图像数据处理板62与成像显示模块63和功能扩展模块64电连接。系统电源电路65与GaN紫外光探测器及其读出电路51、信号预处理电路61和成像显示模块63电连接。控制调节电路66与可见光CCD3、信号预处理电路61和功能扩展模块64电连接。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种紫外-可见光双光路成像探测系统，其特征在于：包括光学镜头(1)、分光片(2)、可见光CCD(3)、紫外扫描靶面(4)、Y/Z双轴向移动扫描机构(5)和后端信号处理装置(6)；所述光学镜头(1)搜集前景，并通过分光片(2)将同一前景分别投射在可见光CCD(3)和紫外扫描靶面(4)上；所述Y/Z双轴向移动扫描机构(5)对紫外扫描靶面(4)进行扫描；所述可见光CCD(3)和Y/Z双轴向移动扫描机构(5)均与后端信号处理装置(6)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种紫外-可见光双光路成像探测系统，其特征在于：所述光学镜头(1)包括从物方至像方依次设置的第一透镜(11)、第二透镜(12)、光阑(13)、第三透镜(14)、第四透镜(15)、第五透镜(16)和第六透镜(17)；所述第一透镜(11)、第四透镜(15)和第五透镜(16)均为负透镜；所述第二透镜(12)、第三透镜(14)和第六透镜(17)均为正透镜。
3.根据权利要求2所述的一种紫外-可见光双光路成像探测系统，其特征在于：所述第一透镜(11)和第五透镜(16)均为朝物侧的面为凸面，朝像侧的面为凹面；所述第二透镜(12)、所述第三透镜(14)和第六透镜(17)的两面均为凸面；所述第四透镜(15)的两面均为凹面。
4.根据权利要求2所述的一种紫外-可见光双光路成像探测系统，其特征在于：所述第一透镜(11)和第二透镜(12)组成第一透镜群；所述第三透镜(14)、第四透镜(15)、第五透镜(16)和第六透镜(17)组成第二透镜群。
5.根据权利要求2所述的一种紫外-可见光双光路成像探测系统，其特征在于：所述第一透镜(11)、第四透镜(15)和第五透镜(16)均采用熔融石英透镜；所述第二透镜(12)、第三透镜(14)和第六透镜(17)均采用氟化钙透镜。
6.根据权利要求1所述的一种紫外-可见光双光路成像探测系统，其特征在于：所述分光片(2)采用UV平板分束镜。
7.根据权利要求1所述的一种紫外-可见光双光路成像探测系统，其特征在于：所述UV平板分束镜的入射角为45°。
8.根据权利要求1所述的一种紫外-可见光双光路成像探测系统，其特征在于：所述Y/Z双轴向移动扫描机构(5)包括GaN紫外光探测器及其读出电路(51)、转接板(52)、Y轴向直线压电电机平移台(53)和Z轴向直线压电电机平移台(54)；所述GaN紫外光探测器及其读出电路(51)通过转接板(52)固定在Y轴向直线压电电机平移台(53)上；所述Y轴向直线压电电机平移台(53)固定在Z轴向直线压电电机平移台(54)上；所述Y轴向直线压电电机平移台(53)带动GaN紫外光探测器及其读出电路(51)在水平方向上移动；所述Z轴向直线压电电机平移台(54)上带动Y轴向直线压电电机平移台(53)在竖直方向上移动，进而带动GaN紫外光探测器及其读出电路(51)在竖直方向上移动。
9.根据权利要求8所述的一种紫外-可见光双光路成像探测系统，其特征在于：所述Y/Z双轴向移动扫描机构(5)的Y轴向直线压电电机平移台(53)和Z轴向直线压电电机平移台(54)均由底座、电机、丝杠和载物工作台构成；所述电机固定在底座上；所述丝杠与电机的输出轴联接，并与载物工作台螺纹连接；所述载物工作台与底座滑动连接；所述GaN紫外光探测器及其读出电路(51)通过转接板(52)固定在Y轴向直线压电电机平移台(53)的载物工作台上，Y轴向直线压电电机平移台(53)的底座固定在Z轴向直线压电电机平移台(54)的载物工作台上。
10.根据权利要求8所述的一种紫外-可见光双光路成像探测系统，其特征在于：所述后端信号处理装置(6)包括信号预处理电路(61)、图像数据处理板(62)、成像显示模块(63)、功能扩展模块(64)、系统电源电路(65)和控制调节电路(66)；所述可见光CCD(3)和GaN紫外光探测器及其读出电路(51)均与信号预处理电路(61)电连接；所述信号预处理电路(61)与图像数据处理板(62)电连接；所述图像数据处理板(62)与成像显示模块(63)和功能扩展模块(64)电连接；所述系统电源电路(65)与GaN紫外光探测器及其读出电路(51)、信号预处理电路(61)和成像显示模块(63)电连接；所述控制调节电路(66)与可见光CCD(3)、信号预处理电路(61)和功能扩展模块(64)电连接。
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